本发明专利技术涉及一种基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法，所述方法包括：获取接收机接收到的直射信号与反射信号的干涉信号；对所述干涉信号进行单周期提取；对单周期提取后的干涉信号进行归一化处理，得到归一化序列；基于所述归一化序列计算窗的长度；基于所述窗的长度计算每次迭代的峰值，得到峰值序列；检测所述峰值序列的个数是否为1，若为1，则表示全部搜索完成，输出此时的峰值序列，若不为1，则重复上述步骤直到峰值序列的个数为1。本发明专利技术中的上述方法能够降低噪声对干涉信号所带来的的毛刺影响。所带来的的毛刺影响。所带来的的毛刺影响。
【技术实现步骤摘要】
一种基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法
[0001]本专利技术涉及遥感领域，特别是涉及一种基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法。
技术介绍
[0002]利用GNSS(Global Navigation Satellites System)反射信号进行地球陆地物理参数的反演是遥感领域的新型技术之一，具有信号源广、设备便携，受大气影响小等优势。利用GNSS反射信号对土壤湿度进行测量能够有效降低成本，提高测量覆盖面，将传统的单点测量转换到面的测量，减少了所需要的测量设备，使得测量数据更有效利用在农林、地下水循环等相关领域。
[0003]土壤湿度，又称为土壤含水量，是用来表示土壤干湿程度大小的物理量。土壤湿度在研究陆地能量循环和水循环过程中是一项非常重要的变量，除了可以影响净辐射能量向潜热和感热转换的比率,还可以影响大气降水如雨、雪等转变为蒸发、下渗以及地表径流的比例。尽管土壤含水量在全球水资源中只占到0.0005％，但是对农作物生长的重要性是不可忽略的。
[0004]在传统的卫星信号接收中，接收机收到的除了视距传播的直射信号外，还有经过多个路径反射后的信号，又称为多径反射信号。在导航定位应用中通常把多径反射信号当作干扰进行抑制，因为其会对定位准确性产生影响，并且难以完全消除。但实际上反射信号与反射面的物理特征如土壤湿度具有相关性。单一天线接收到的GNSS信号包括了直射分量和反射的多径分量，由于地基情况下直射跟反射信号频率近似相等，只是传播路径长度不同，这两个分量会在接收机天线处发生较为稳定的干涉现象，形成干涉信号。在低高度角时，干涉振荡现象十分明显。测绘级接收机会将这种干涉信号以信噪比(SNR,signal
‑
to
‑
noise ratio)的形式记录存储在设备记录中。干涉现象的变化决定于土壤表面的反射特性，因此，可以利用这种干涉现象反演反射面土壤湿度等一些重要物理属性。SNR的数学模型可用下式表示:
[0005][0006]只有反射信号的特性与反射面的物理特性有关，所以需要去掉干涉信号中的直射信号，得到反射信号的SNR
m
。传统的方法没有考虑周期信号中噪声所产生的毛刺影响，往往会输出多个伪峰值。本专利技术根据归一化干涉幅度进行加权，设置一个比较窗，该窗长度单位为卫星仰角，对窗内的数据进行比较，得到该窗内的局部峰值，作为该窗的特征值，然后将所有同样单位窗的特征值作为新的序列，改变窗的大小重复上述步骤进行比较。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的是提供一种基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法，降低噪声对干涉信号所带来的的毛刺影响。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]一种基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法，所述方法包括：
[0010]获取接收机接收到的直射信号与反射信号的干涉信号；
[0011]对所述干涉信号进行单周期提取；
[0012]对单周期提取后的干涉信号进行归一化处理，得到归一化序列；
[0013]基于所述归一化序列计算窗的长度；
[0014]基于所述窗的长度计算每次迭代的峰值，得到峰值序列；
[0015]检测所述峰值序列的个数是否为1，若为1，则表示全部搜索完成，输出此时的峰值序列，若不为1，则重复上述步骤直到峰值序列的个数为1。
[0016]可选的，所述干涉信号的表达式为：
[0017][0018]其中，A
d
表示直射信号辐射值，A
m
表示反射信号辐射值，表示直射信号与反射信号的相位差。
[0019]可选的，对所述干涉信号进行单周期提取具体包括：
[0020]计算所述干涉信号的均值；
[0021]判断当前序列值是否大于均值；
[0022]若否，序列左移，返回上一步骤；
[0023]若是，开始信号截取序列左移，序列计数器加1；
[0024]判断序列计数器是否大于周期T，若是，则输出截取序列；
[0025]若否，则返回步骤“开始信号截取序列左移，序列计数器加1”。
[0026]可选的，计算所述干涉信号的均值具体采用以下公式：
[0027][0028]其中，θ表示GNSS卫星高度角，E[]表示求均值运算，SNR为接收机接收到的干涉信号的信噪比。
[0029]可选的，对单周期提取后的干涉信号进行归一化处理，得到归一化序列具体采用以下公式：
[0030][0031]其中，x(θ)表示干涉信号的半周期信号，x
p
(θ)表示归一化序列，表示干涉信号的均值。
[0032]可选的，基于所述归一化序列计算窗的长度具体包括：
[0033]给定窗的大小其中，[]为向上取整符号，N为归一化序列的长度；
[0034]计算归一化的功率和Γ，Γ＝sum(x
p
(θ))；
[0035]当前序列和L置零；
[0036]L＝L+当前序列x；
[0037]判断[L]＝[Γ/K]是否成立；
[0038]若不成立，则序列左移，序列个数Λ+1，返回步骤“L＝L+当前序列x”；
[0039]若成立，则判断窗个数n是否等于窗的大小K；
[0040]若是，则输出序列Λ；
[0041]若否，则窗的个数n+1，返回步骤“当前序列和L置零”。
[0042]可选的，基于所述窗的长度计算每次迭代的峰值，得到峰值序列具体包括：
[0043]建立矩阵M；所述矩阵M为Λ
j
×
K矩阵；
[0044]对矩阵M的每一行求和，得到一个L维列向量；
[0045]计算所述L维列向量最小值对应的下标；
[0046]取所述矩阵M的前r列，构成新矩阵M
js
；
[0047]计算所述新矩阵M
js
的每一列的标准差σ
i
；
[0048]所有σ
i
＝0的元素对应的下标为原始序列的峰值，记为λ＝[λ1,λ2,
…
λ
K
]。
[0049]可选的，所述矩阵M的表达式如下：
[0050][0051]可选的，计算所述新矩阵M
js
的每一列的标准差σ
i
具体采用以下公式：
[0052][0053]其中，r表示前r列，表示矩阵元素。
[0054]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0055]本专利技术中的上述方法可以有效去除噪声所带来的毛刺影响；
[0056]可以提升每次迭代的计算效率，减少所消耗的时间；
[0057]可以通过改变设计窗的个数来决定计算精度和计算效率，更加灵活方便。
附图说明
[0058]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法，其特征在于，所述方法包括：获取接收机接收到的直射信号与反射信号的干涉信号；对所述干涉信号进行单周期提取；对单周期提取后的干涉信号进行归一化处理，得到归一化序列；基于所述归一化序列计算窗的长度；基于所述窗的长度计算每次迭代的峰值，得到峰值序列；检测所述峰值序列的个数是否为1，若为1，则表示全部搜索完成，输出此时的峰值序列，若不为1，则重复上述步骤直到峰值序列的个数为1。2.根据权利要求1所述的基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法，其特征在于，所述干涉信号的表达式为：其中，A
d
表示直射信号辐射值，A
m
表示反射信号辐射值，表示直射信号与反射信号的相位差。3.根据权利要求1所述的基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法，其特征在于，对所述干涉信号进行单周期提取具体包括：计算所述干涉信号的均值；判断当前序列值是否大于均值；若否，序列左移，返回上一步骤；若是，开始信号截取序列左移，序列计数器加1；判断序列计数器是否大于周期T，若是，则输出截取序列；若否，则返回步骤“开始信号截取序列左移，序列计数器加1”。4.根据权利要求3所述的基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法，其特征在于，计算所述干涉信号的均值具体采用以下公式：其中，θ表示GNSS卫星高度角，E[]表示求均值运算，SNR为接收机接收到的干涉信号的信噪比。5.根据权利要求3所述的基于加权窗求直射与反射信号SNR干涉峰值的方法，其特征在于，对单周期提取后的干涉信号进行归一化处理，得到归一化序列具体采用以下公式：其中，x(θ)表示干涉信号的半周期信号，x
p
(θ)表示归一化序列，表示干涉信号的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨东凯，李杰，汉牟田，王峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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